SELENOPROTEIN T缺失通过破坏放射状胶质支架和神经元迁移极性影响小鼠大脑皮层发育的机制研究

本研究针对SELENOPROTEIN T（SELENOT）在皮层发育中的作用机制展开研究。通过RNAscope原位杂交技术发现SELENOT在皮层各层广泛表达，并定位于谷氨酸能和GABA能神经元。利用子宫内电穿孔和Nes-Cre/loxP转基因系统特异性敲除SELENOT基因后，发现其缺失会导致放射状胶质细胞支架结构破坏、神经母细胞迁移极性异常以及深层皮层神经元定位紊乱。该研究揭示了SELENOT在皮层发生中的关键作用，为理解神经发育障碍的病理机制提供了新视角。

　　

在大脑皮层发育过程中，新生神经元需要沿着放射状胶质细胞（radial glial cells）的纤维支架进行精确迁移，最终形成具有六层结构的皮层组织。这一过程被称为皮层发生（corticogenesis），其异常会导致神经元定位错误，进而引发自闭症谱系障碍（autism spectrum disorder, ASD）和精神分裂症等神经发育疾病。虽然活性氧（reactive oxygen species, ROS）在神经发育中作为第二信使发挥作用，但过量的自由基会破坏这一精密过程。近年来，内质网中的硫氧还蛋白样酶——硒蛋白T（selenoprotein T, SELENOT）因其在胚胎发育中的高表达和抗氧化功能受到关注，但其在皮层发生中的具体作用尚不明确。

为了探究SELENOT在皮层发育中的作用，研究人员首先通过RNAscope原位杂交技术分析了SELENOT在小鼠不同发育阶段皮层中的表达谱。结果显示，从胚胎期E14.5到成年期1年龄，SELENOT mRNA在所有皮层层（包括心室区/脑室下区VZ/SVZ、中间带IZ和皮层板CP）中持续表达。通过多重标记发现，SELENOT不仅表达于放射状胶质细胞（标记蛋白巢蛋白nestin阳性），还共定位于γ-氨基丁酸能（VGAT阳性）和谷氨酸能（VGLUT2阳性）神经元，以及在迁移神经元标志物双皮质素（doublecortin, DCX）阳性细胞中。

研究团队随后利用两种基因操作技术：子宫内电穿孔（in utero electroporation, IUE）介导的基因敲除和Nes-Cre/loxP转基因系统，特异性敲除皮层中的SELENOT基因。通过免疫组化染色和PCR验证了敲除效率后，发现SELENOT缺失导致72小时后（E17.5）大量转染细胞滞留于中间带IZ，而对照组细胞已迁移至皮层板CP。进一步分析发现，缺失SELENOT的神经母细胞在VZ/SVZ和IZ中表现出迁移极性异常，其领先进程与放射状胶质轴之间的角度显著增大。

更深入的研究揭示，SELENOT缺失还导致放射状胶质细胞支架结构破坏。通过巢蛋白免疫染色发现，突变组中放射状胶质纤维在各皮层层的表观长度显著缩短：VZ/SVZ区减少46%，IZ区减少20%，CP区减少33%。这种支架结构的破坏可能是导致神经母细胞迁移异常的重要原因。

在成年Nes-Cre/SELENOT^fl/fl小鼠中，研究人员观察到深层皮层神经元的定位异常。通过深层神经元标志物CTIP2（又称BCL11B）染色发现，突变小鼠C5层CTIP2阳性神经元减少23%，而C6层神经元增加17%。相反，浅层神经元标志物Cux-1的分布未见明显改变，说明SELENOT缺失特异性影响了早期出生的深层皮层神经元的正确定位。

从技术方法层面，本研究主要运用了：1）RNAscope多重荧光原位杂交技术检测基因表达空间分布；2）子宫内电穿孔技术实现胚胎期基因特异性敲除；3）免疫荧光染色分析蛋白表达与定位；4）Nes-Cre/loxP条件性基因敲除小鼠模型；5）神经元迁移角度量化分析等形态学测量方法。

研究结果部分显示：

"SELENOT在皮层增殖和未成熟层的谷氨酸能与GABA能阳性神经元中表达"表明该蛋白在皮层发育早期即发挥功能；

"SELENOT表达受损通过子宫内电穿孔导致神经母细胞定位缺陷"证实了该蛋白对神经元迁移的关键作用；

"迁移神经母细胞极性在SELENOT缺失时发生改变"揭示了细胞水平的作用机制；

"SELENOT缺失导致放射状轴异常"从支架结构角度解释了迁移缺陷的成因；

"SELENOT是成年新皮层深层神经元正确定位所必需的"证明了其影响的长期性。

讨论部分指出，SELENOT可能通过多种机制影响皮层发生：其一，作为内质网中的氧化还原酶，可能通过调节钙动员（calcium mobilization）影响神经元分化；其二，可能通过参与糖基化过程（glycosylation）影响GPI锚定蛋白（包括细胞粘附分子）的功能，从而维持放射状胶质细胞与神经母细胞间的正常粘附；其三，其抗氧化功能可能保护发育中的神经元免受氧化应激损伤。这些发现不仅阐明了SELENOT在皮层发育中的新功能，也为理解神经发育疾病的机制提供了新视角——SELENOT表达异常可能导致皮层分层缺陷，进而引发神经网络连接异常和行为学表型。

该研究发表于《Neuroscience》杂志，通过多技术手段证实了SELENOT在皮层发生中的重要作用，为硒蛋白在神经发育中的功能研究提供了重要证据，也为相关神经发育障碍的机制研究和潜在治疗靶点开发提供了新思路。